渭河岐山縣蔡陽大橋至龔劉大橋段綜合治理工程設計方案探析

巨莉靜

（岐山縣鳳鳴自來水站，陜西 岐山 722400）

1 工程概況

渭河岐山縣蔡陽大橋至龔劉大橋段綜合治理工程位于寶雞市岐山縣，治理段河道起點為法士特大橋，下游至龔劉大橋處，工程長度為8 km，工程穿越蔡家坡經濟技術開發區，是國家《關中—天水經濟區發展規劃》確定的區域三級城市，也是未來寶雞大城市的副中心。蔡家坡城市發展的目標是打造“山、塬、水、城”相融合的現代生態型工業城市，渭河以南片區建設以汽車產業為主體的汽車工業園，在渭河以北片區建設以行政、文化教育、居住、物流和商務為主的綜合區。通過對渭河進行綜合整治，將在城市之心形成以蘆葦蕩景觀為特色的生態水面景觀工程；在渭河、石頭河、麥李河交匯處建設千畝人工湖和生態居住區；大力實施秦嶺北麓坡面、蔡家坡北坡坡面和沿高速公路、隴海鐵路以及城區主干道路綠化帶建設，著力打造“水在城中、城在林中”的生態新城。

2 地形地貌

工程區位于渭河河道內，地貌單元為渭河河漫灘，渭河呈東西向分布，各支流以SW 向匯入渭河，漫灘及一級階地開闊，局部為二、三級階地。一級階地寬度達2.6 km～4 km，地形西南高北東低，河床部位地面高程467 m～494 m，一、二、三級階地分布廣泛，四、五級階地階面平整開闊。渭河南岸高階地后緣為秦嶺北麓。與本工程相關的地貌單元為渭河河漫及兩岸的一級階地。

3 設計方案

將水面工程建設與渭河十里蘆葦蕩綠色景觀長廊工程建設相結合，通過在河道內修建蓄水工程，形成8 km 的水面景觀，從而提升河道景觀，改善河道生態環境，滿足兩岸居民及游人親水近水的愿望，促進蔡家坡經濟技術開發區的招商引資及經濟發展。

3.1 工程規模

本次初步設計階段在治理段河道內修建2 座橡膠壩、1 座液壓壩，其中1#壩壩長288 m，壩高2 m；2#壩總長度480 m，利用現狀溢流壩段長度為264 m，新建壩段216 m，設計壩高2.0 m；3#壩設計壩長225 m，設計壩高4.0 m。3 座壩共形成水面面積161.6 萬m2。

3.2 工程等別

本次工程為河道內蓄水工程，工程總庫容為220.60 萬m3，根據《水利水電工程等級劃分及洪水標準》（SL 252-2000），確定該工程為Ⅳ等工程。確定橡膠壩工程、液壓壩工程、泵站等建筑物級別為4 級，導流圍堰等次要建筑物級別為5 級。

3.3 防洪標準

（1）根據《水利水電工程等級劃分洪水標準》（SL 252-2000），橡膠壩、泵站等主要建筑物按4 級建筑物設計，洪水標準為20 a 一遇洪水。

（2）為確保工程運行安全，壩頂溢流水深不大于0.5 m。

3.4 工程主要建筑物設計

3.4.1 控制高程和壩長確定

1#、2#、3# 壩的壩底高程與設計河底高程一致，分別為502.20 m、498.70 m、493.90 m，相應的壩頂高程分別為504.20 m、500.90 m、497.90 m。

設計1#、2#、3#壩的長度分別為288 m、480 m（新建液壓壩壩段216 m，利用溢流壩段264 m（含沖砂液壓壩段16 m））、255 m。考慮壩袋運輸安裝、檢修方便及運行管理及上部建筑布置等要求，1#、3#橡膠壩壩均采用4 跨；2#壩新建液壓壩段采用27 扇壩面板，新建沖砂液壓壩段采用2 扇壩面板。

3.4.2 壩底板設計

設計壩基礎底板為平底板，采用C25 鋼筋砼澆筑。經計算，1#、3#橡膠壩壩高分別為2.0 m、4 m 時順水流方向壩袋塌落寬度分別為5.40 m、10.81 m，上、下游各預留1 m 檢修通道，設計長度分別為8 m、15 m，底板厚度根據穩定、防凍等要求設計，2 座橡膠壩均為1.2 m。

考慮2#液壓壩塌壩后壩面板長度及液壓油管路管槽寬度，設計液壓壩底板順水流方向總長度為6.0 m。底板以壩軸線為界分為兩部分，壩軸線以上部分長度為2.175 m，底板厚度為1.5 m，壩前在壩面板及液壓缸安裝完畢后完成二期混凝土澆筑；壩軸線以下部分長度為3.825 m，底板厚度為1.1 m，在底板末段設置60 cm 寬、30 cm 深度的管槽，用于鋪設液壓管路。

3.4.3 壩基防滲設計

1#、2#部分壩基坐落在卵石上，其余壩基坐落在粉質粘土層上；3#壩壩基坐落在卵石層上，根據地質章節計算3 座壩J實＞J允許，壩基均產生滲透變形破壞，因此本次設計對壩基采用水平鋪蓋進行防滲。

根據防滲、防沖、穩定要求，在底板上游設C25 鋼筋砼鋪蓋，1#、2#、3#壩鋪蓋順水流方向分別為10 m、10 m、15 m，厚0.5 m。

3.4.4 消能防沖設計

設計壩后采用底流消能，依據《溢洪道設計規范》（SL 253-2000），消能防沖洪水標準5 級建筑物。經計算，消力池底板采用C25 鋼筋混凝土，池前由1∶4 的斜坡與壩底板連接。消力池與下游防沖槽之間采用海漫過渡，海漫采用50 cm 厚C25鋼筋混凝土結構，坡比為1∶20。陡坡、消力池、海漫之間設齒墻銜接。在消力池水平段下游設碎石反濾層，并設φ50PVC 排水孔，呈梅花型布設，孔間距1.5 m。

表1 各壩計算消力池設施特征參數結果

3.4.5 防沖設計

橡膠壩、液壓壩鋪蓋上游及海漫下游需要布設防沖設施。根據結構防沖要求，3 座壩上防沖設施結構形式分別為：1#、2#壩鋪蓋上游齒墻下設置C25 防滲防沖墻，墻高3.2 m、4.5 m，墻底深入粉質粘土中，在滿足防滲要求的基礎上，起到防沖作用。3# 壩鋪蓋上游設置格賓籠石防沖，在主河槽段采用三層格賓籠石，在灘面段采用一層格賓籠石，其中每層由2 m3籠石組成。

3 座壩下游防沖設施結構形式為：設計在海漫末端設置防護槽，槽內設50 cm 厚C20 素混凝土防沖墻，墻深2.0 m。斜墻下游側擺放2 排共16 m3格賓籠石防沖。

3.4.6 中、邊墩及翼墻設計

設計橡膠壩左、右邊墩、中墩及液壓壩變墩均采用鋼筋混凝土結構，底部與底板相連，采用C25 鋼筋混凝土懸臂式或扶壁式擋墻結構。

3.5 橡膠壩袋及錨固系統

3.5.1 充脹介質選擇

從渭河水沙特性出發，為保證工程安全、平穩的運行，本階段推薦采用充水式橡膠壩。

3.5.2 壩袋材料及安全系數

結合本工程壩高和自然條件，橡膠壩袋采用氯磺化聚乙烯為主料的彩色橡膠壩袋，設計橡膠壩壩袋底墊片為純膠片。壩袋主要技術參數見表2。

表2 壩袋主要技術參數表

3.5.3 壩袋錨固設計

考慮渭河為多泥砂河流，從施工方便、結構安全耐久出發，采用螺栓錨固形式，為了壩袋運行穩定及保證避免泥砂進入壩袋底部磨損壩袋，設計采用雙錨線錨固。

3.6 充排水泵房設計

3.6.1 充排水泵房的布置

1）泵房位置的確定

根據橡膠壩工程充排水要求，結合壩址處現狀地形條件，鑒于工程右岸提防內、均能滿足泵站的布置，設計將充排水設施布置在河道右岸。為避免阻礙河道過流面積，且現狀提防已加固完成，設計將充排水泵房放置在河道右岸堤防背河側坡腳外。

2）泵房設計

1#橡膠壩在背河側坡腳外修建充排水管理站，站址與堤防平行布設，泵站大門位于東北側，尺寸為3 m×3 m，廠房位于泵站北側，長17.63 m，寬9.4 m。廠房分為上下兩層，上層為配電間，層高3.75 m，主要有控制室、高低壓開關柜配電裝置、變壓器等；下層為水泵層，安裝有2 臺離心泵，水泵采用一列式布置，機坑右側設置集水坑一個。廠房西側為箱式變壓器和發電機房，南側為管理房。其余地帶進行綠化。3#橡膠壩泵站和1#橡膠壩布設基本相同，但3#橡膠壩水量容積較大，水源比1#橡膠壩增加了一個1500 m3蓄水池，水池位于管理站西南側。

3.6.2 充排水管路布置及水泵選擇

根據規范、該河段的洪水特點及工程布置等，根據岐山地下水單井出水量確定。排空塌壩時間應保證上游壩體塌壩泄洪的水位演進至下游壩區時，不至于抬高下游壩區的設計洪水位。因此1#、3#橡膠壩的塌壩時間不大于2.0 h。

本次設計每個壩區右岸渭河堤防外設置水源井一眼，井深30 m～60 m，單井出水量為60 m3/h，本次設計橡膠壩充水選用潛水泵，型號等參數具體見表3。排水塌壩時間從上游至下游分別為2 h、1.5 h，水泵均選用離心泵，同時開啟水泵抽水，具體型號參見表4。

表3 橡膠壩充水潛泵主要技術參數表

表4 橡膠壩排水泵主要技術參數表

2 座橡膠壩各壩段的充排水管采用DN250～DN450 的鋼管，管道布設在底板底部，合并后用DN500～DN900 鋼管與水泵連接。每個壩段設置三個DN500～DN800 的水帽，水帽和主充排水管道通過DN500～DN600 鋼管連接。每個壩袋配置測壓管和溢流管，測壓管為DN50～DN70 鋼管，溢流管選用DN300～DN600 的鋼管。泵站內的管路布設見充排水泵站管路設計圖。各橡膠壩具體的管徑見表5。

表5 橡膠壩充排水系統管徑主要技術參數表

油箱采用鋼板焊接而成，用于盛裝一定容積的液壓油。設計2#液壓壩油箱容積為2000 L。

1）液壓泵

液壓泵站共設置2 臺液壓泵，型號分別為DYHBZB32-12、DYHBZB40-24，點擊功率分別為30 kW、37 kW，配套液壓電器控制柜：DYDKP29-2Y。

2）高壓軟管

高壓軟管由耐液體的合成橡膠內膠層二層或四層鋼絲增強層及耐氣候性能優良的合成橡膠外膠層組成，外膠層外也可增添織物輔助層加固。軟管采4T 型號（四層鋼絲編織的液壓橡膠管）。規格為內徑10 mm，接頭M18×1.5，壓力31.5 MPa。

4 效益分析

該項目的建設，能夠完善城市形態，改善生態環境，提升城市的綜合承載力，工程建設將優化、美化兩岸環境、形成統一的景觀風貌，同時能夠修復濕地生態系統，提高渭河景觀生態環境質量，改善河道及其周邊小氣候，凈化空氣質量。為城市居民提供一個休閑度假、健身娛樂的好去處、豐富城市居民的精神文化生活。該項目的建設有利于城市對外開放與經濟、文化、信息交流，將會極大促進當地經濟的發展和產業結構的調整，構建和諧社會，實現可持續發展。